KR100241408B1 - Two phases brushless dc motor control circuit - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무정자류 DC모터 제어용 논리회로(한국특허 제082278호)를 이용하여 브러시리스 모터를 구동함에 있어서, 소프트 스타트 제어가 필요하고 모터의 과전류나 과열로부터 보호할 수 있는 수단이 필요함을 알게 되었다. 따라서 상기 무정류자 DC 모터 제어용 논리회로와 결합하여 매우 간단한 방법으로 소프트 스타트가 가능하고 회전속도를 가변시킬 수 있고, 회전 방향도 제어할 수 있고, 모터의 과전류 및 과열로부터 보호할 수 있는 기능을 갖는 2상 무정류자 DC 모터 제어회로를 제공하기 위한 것이다.According to the present invention, in driving a brushless motor using a logicless DC motor control logic circuit (Korean Patent No. 082278), it has been found that a soft start control is required and a means for protecting the motor from overcurrent or overheating is required. . Therefore, in combination with the logic circuit for the control of the non-commutator DC motor, it is possible to soft start in a very simple way, to change the rotation speed, to control the direction of rotation, and to protect the motor from overcurrent and overheating. To provide a two-phase, non-rectifier DC motor control circuit.

Description

2상 무정류자 DC 모터 제어회로2-phase non-commutator DC motor control circuit

제1도는 본 발명의 회로 설명도.1 is a circuit explanatory diagram of the present invention.

제2도는 본 발명의 회로에 있어서 스타트제어 출력 설명도.2 is a diagram illustrating a start control output in the circuit of the present invention.

제3도는 본 발명의 모터 제어출력 설명도.3 is an explanatory diagram of the motor control output of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

6 : 펄스폭 제어 발진기 10 : 2상 논리 제어 IC6: pulse width control oscillator 10: two-phase logic control IC

13 : 풀 브릿지 구동회로 17 : 영구자석 회전자13: full bridge drive circuit 17: permanent magnet rotor

[발명이 속하는 기술분야][TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION]

본 발명은 브러시리스 DC 모터의 제어 회로에 관한 것으로 특히, 한 개의 위치 검출 센서와 한 개의 제어IC 에 의해 속도는 변경이 가능하고, 모터를 과전류와 과열로부터 보호할 수 있는 기능을 부여한 2상 브러시리즈 DC모터 제어 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control circuit of a brushless DC motor. In particular, the speed can be changed by one position detection sensor and one control IC, and a two-phase brush is provided to protect the motor from overcurrent and overheating. Series DC motor control circuit.

[종래의 기술][Prior art]

종래의 무정류자 모터는 회전자의 위치 검출에 있어서, 반드시 여자 상수에 대응하고, 회전 여자 변위 각 위치에 각각 회전자 위치검출 센서를 구비해야 하므로, 2상 모터는 최소한 2개의 센서틀, 3상 모터는 최소한 3개의 센서를 그리고 다상 모터는 다수개의 위치 검출 센서가 각각 필요로 하고, 각 센서의 신호를 처리할 수 있는 논리회로가 필요하였다. 또한 센서리스 방식은 초기 기동 회로와 역기 전압검출회로 및 위상 비교 회로가 필요하여 회로 코스트가 높아지는 결점이 있었다. 본 발명자는 이러한 문제점을 해결하기 위해 단 한 개만의 위치 검출 센서로 90°의 위상차가 나는 2상 신호를 얻을 수 있는 논리회로와 위상 제어 수단을 제공하여 속도 제어가 가능한 무정류가 DC 모터 제어용 논리회로(이하 2상 제어 IC 라 한다)를 발명한바 있다.(한국특허 제082278호)Conventional non-commutator motors must correspond to the excitation constant in the position detection of the rotor, and each rotor position detection sensor must be provided at each position of the rotation excitation displacement, so the two-phase motor has at least two sensor frames and three phases. The motor required at least three sensors, and the polyphase motor needed a plurality of position detection sensors, respectively, and a logic circuit capable of processing signals from each sensor. In addition, the sensorless method requires an initial starter circuit, a counter voltage detection circuit, and a phase comparison circuit, resulting in a high circuit cost. In order to solve this problem, the present inventors provide a logic circuit capable of obtaining a two-phase signal having a phase difference of 90 ° with a single position detection sensor and a phase control means, thereby allowing the speed control to be performed. A circuit (hereinafter referred to as a two-phase control IC) has been invented. (Korean Patent No. 082278)

그러나 이 모터제어 논리회로(IC칩화 되어 있음)를 실용할 경우에 모터 기동시 소프트 스타트를 할 수 있는 수단과 모터의 과전류, 과열로부터 보호할 수 있는 수단이 필요하였으며, 상기 논리회로와 마찬가지로 가장 경제적이고, 효과적인 회로 수단이 필요하였다.However, when the motor control logic circuit (IC chip) is put into practical use, a means for soft starting at motor start-up and a means for protecting the motor from overcurrent and overheating were needed. There was a need for efficient and effective circuitry.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제][Technical problem to be achieved]

본 발명의 목적은 무정류자 DC모터의 제어용 논리회로(한국특허 제082278호)를 이용하여 2상 무정류자 모터의 소프트 스타트가 가능하고, 회전속도를 가변 시킬 수 있고, 회전 방향도 제어할 수 있고, 과전류 및 과열에 대한 보호기능을 가장 경제적이고 효과적으로 제공할 수 있는 수단을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to use a logic circuit for the control of a non-commutator DC motor (Korean Patent No. 082278) to enable soft start of the two-phase non-commutator motor, to change the rotation speed, and to control the rotation direction. It aims to provide the most economical and effective means of providing protection against overcurrent and overheating.

본 발명의 또 다른 목적은 상술한 기능을 발휘함에 있어서 최소의 부품수와 크기, 그리고 염가의 2상 브러시리스 모터 제어 장치를 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a two-phase brushless motor control device having a minimum number of parts, a size, and a low cost in order to achieve the above-described function.

본 발명을 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[발명의 기술적 구성 및 작용][Technical composition and action of the invention]

2상 제어 IC(10)의 센서 입력단자(①)에 회전자(17)의 위치검출센서(16)를 연결하고 각상의 위상제어 단자(⑨,⑩,⑪,⑫)에 시정수 저항(8,9)과 콘덴서(81,91)를 각각 연결한다. 한편, 펄스폭을 제어할 수 있는 발진기(6)의 출력을, 2상제어IC(10)의 출력 ON-OFF 제어입력(⑧)과, S.C.R(11)의 에노드를 연결하고, S.C.R(11)의 캐소드는 접지 단자에 연결한다.The position detection sensor 16 of the rotor 17 is connected to the sensor input terminal ① of the two-phase control IC 10, and the time constant resistance 8 is applied to the phase control terminals ⑨, ⑩, ⑪, ⑫ of each phase. And 9) and the condenser 81 and 91, respectively. On the other hand, the output of the oscillator 6 capable of controlling the pulse width is connected to the output ON-OFF control input 8 of the two-phase control IC 10 and the anode of the SCR 11, and the SCR 11 ) Cathode is connected to the ground terminal.

그리고, 2상 제어IC(10)의 ØA 및 ØB출력을 각각 공지의 풀브릿지 파워 스위칭회로(13)(14)에 연결하고, 그 출력은 2상 모터의 전기자 코일(21,22)에 연결한다.Then, the ØA and ØB outputs of the two-phase control IC 10 are connected to known full bridge power switching circuits 13 and 14, respectively, and their outputs are connected to the armature coils 21 and 22 of the two-phase motor. .

이와 같이 구성된 2상 드라이브 회로에 있어서, 이에 과전류방지수단과 과열방지 수단을 연결하되, 과열방지수단은 전기자 코일(21,22)연결된 플브릿지 회로의 마이너스 접지 라인에 전류 제한 저항(15,16)과 콘덴서(19,20)를 연결하고, 그 출력을 OR 논리회로(12)입력에 연결하여 구성시키고, 과열방지수단은 모터의 전기자코일(21,22)의 내부에 온도 센서(18)를 설치하고 그 출력을 0R논리회로(12)의 입력에 연결하여 구성시킨다.In the two-phase drive circuit configured as described above, an overcurrent prevention means and an overheat prevention means are connected thereto, and the overheat prevention means is connected to the current limiting resistor (15, 16) of the negative ground line of the bridge bridge connected to the armature coils (21, 22). And condenser (19, 20) is connected, and its output is configured by connecting to the OR logic circuit 12 input, the overheat prevention means is installed a temperature sensor 18 inside the armature coils (21, 22) of the motor The output is connected to the input of the 0R logic circuit 12 and configured.

그리고, OR논리회로(12)의 출력을 S.C.R(11)게이트에 연결한다.Then, the output of the OR logic circuit 12 is connected to the S.C.R (11) gate.

이와 같이 구성된 본 발명의 2상 무정류자 모터의 제어 회로는 전원 파워 스위치(1)를 ON 하면, 펄스 폭 제어발진기(6)가 저항(4)과 콘덴서(5)의 시정수 만큼 제2도와 같이 ON-OFF듀티비가 달라지는 스위칭 신호를 출력하게되고, 이 신호에 합성된 2상 논리제어IC(10)의 출력 ØA 및 ØB은 초기 기동시 펄스폭이 변조(P.W.M)된 ØA ØB가 출력되므로 초기 기동시 기동 전류를 제어할 수 있고, 모터의 소프트 스타트를 가능하게 한다.In the control circuit of the two-phase rectifier motor of the present invention configured as described above, when the power supply power switch 1 is turned on, the pulse width control oscillator 6 is as shown in FIG. 2 by the time constant of the resistor 4 and the condenser 5. It outputs a switching signal with a different ON-OFF duty ratio, and the outputs ØA and ØB of the two-phase logic control IC 10 synthesized to this signal are initially started because ØA ØB with a pulse width modulated (PWM) is output at the initial startup. Start-up current can be controlled, enabling soft start of the motor.

그리고 2상 무정류자 DC모터는 일반적으로 여자각이 0-45°의 범위인 경우에 있어서 역기 전력이 작기 때문에 이 구간에서 돌입 전류(RUSH CURRENT)가 크게 되고, 이로 인하여 모터 드라이브 스위칭 소자의 과다 용량 설계가 필요하거나 모터의 효율을 저하시키는 원인이 있었다.In general, the two-phase non-rectifier DC motor has a small counter electromotive force when the excitation angle is in the range of 0-45 °, so that the inrush current is large in this section, resulting in an excessive capacity of the motor drive switching element. There was a need for a design or a cause of deteriorating the efficiency of the motor.

이러한 것을 방지하기 위해 역기 전력이 작은 여자각(0-45°)에서 여자 전류를 발생시키지 않게 하기 위해서 제3도의 ØA(Ta1,Ta2)와 ØB(Tb1,Tb2)와 같은 구간의 적절한 위상 제어가 필요하다.In order to prevent this, in order to prevent the counter electromotive force from generating an excitation current at a small excitation angle (0-45 °), the same interval as ØA (Ta 1 , Ta 2 ) and ØB (Tb 1 , Tb 2 ) of FIG. Proper phase control is required.

저항(8,9)과 콘덴서(81,91)는 이와 같은 제어를 실현하기 위한 것이다.The resistors 8, 9 and the capacitors 81, 91 are for realizing such control.

이 저항과 콘덴서의 시정수에 의해 제3도의 Ta1,Ta2와 Tb1,Tb2의 폭이 각각 결정된다. 즉, 이 기간 동안은 모터의 전기자 코일에 전류가 흐르지 않으므로 전류 손실이 없고, 효율을 증대시킬 수 있다.The widths of Ta 1 , Ta 2 and Tb 1 , Tb 2 in FIG. 3 are determined by the resistance and time constant of the capacitor, respectively. That is, during this period, no current flows in the armature coil of the motor, so that there is no current loss and the efficiency can be increased.

그리고 모터의 속도 제어는 펄스 폭 제어발진기(6)의 출력 튜티비를 저항(4)의 조정에 의하거나 또는 2상 논리제어IC(10)의 위상제어가변저항(8,9)의 조정에 의해 여자폭을 제어함으로써 가능하다.The speed control of the motor is performed by adjusting the output duty ratio of the pulse width controlled oscillator 6 by the resistance 4 or by adjusting the phase control variable resistors 8 and 9 of the two-phase logic control IC 10. It is possible by controlling the excitation width.

본 발명의 과전류와 과열로 부터의 모터 보호기능에 대해 설명한다.The motor protection function from overcurrent and overheating of the present invention will be described.

모터에 과전류가 흐르게 되면 풀브릿지 스위칭 회로에 직렬로 연결된 저항(15), 또는 저항(16)의 전압이 증가하게 되고, 일정 전압 이상이 되면 콘덴서(19,20)에 의해 적분 된 트리거 신호가 OR논리신호(12)의 입력을 통해 S.C.R(11)게이트에 인가된다.When an overcurrent flows through the motor, the voltage of the resistor 15 or the resistor 16 connected in series with the full bridge switching circuit increases, and when the voltage exceeds a predetermined voltage, the trigger signal integrated by the capacitors 19 and 20 is ORed. It is applied to the gate of the SCR 11 through the input of the logic signal 12.

이때 S.C.R(11)은 ON되므로 2상논리제어IC(10)의 ON-OFF단자(⑧)가 “L”상태가 되고, 이 IC(10)의 출력(ØA,ØB)은 모두 “L”가 상태가 된다. 따라서 모터의 구동을 정지 시킬 수 있는 것이다.At this time, since the SCR 11 is ON, the ON-OFF terminal (8) of the two-phase logic control IC 10 is in the "L" state, and the output (ØA, ØB) of the IC 10 is "L". It becomes a state. Therefore, the motor can be stopped.

한편 모터의 과열 보호를 막기 위해 사용하는 온도센서(18)가 코일의 일정온도 이상에서 “H”신호를 출력하면 OR논리회로(12)를 거쳐 S.C.R(11)을 ON시키므로 다시 모터구동이 정지된다.On the other hand, if the temperature sensor 18 used to prevent overheat protection of the motor outputs an “H” signal above a certain temperature of the coil, the motor drive is stopped again because the SCR 11 is turned on via the OR logic circuit 12. .

이와 같은 방법으로 간단하게 과전류와 과열로부터 모터를 보호할 수 있으며, 파워 스위치(1)를 OFF하면 S.C.R이 OFF되고, 다시 스위치(1)를 ON하더라도 S.C.R은 다시 OFF상태를 계속 유지하므로 과전류와 과열의 원인이 제거되면 정상적인 모터 운전을 할 수 있다.In this way, the motor can be easily protected from overcurrent and overheating. When the power switch (1) is turned off, the SCR is turned off. If the cause is eliminated, normal motor operation can be performed.

또한 2상 논리제어IC(10)의 정,역 회전제어 입력에 “H”또는 “L”신호를 인가 시킴으로써 IC(10)의 출력ØA 또는 ØB의 위상을 180°반전시켜서 징.역 회전을 가능하게 한다.Also, by applying “H” or “L” signal to the forward / reverse rotation control input of the two-phase logic control IC 10, the phase of the output ØA or ØB of the IC 10 can be reversed by 180 ° to enable the reverse rotation. Let's do it.

이와 같이 본 발명은 공지된 2상논리제어IC(10)를 이용하여 지극히 간단한 회로 구성과 방법에 의해 소프트 스타트, 속도제어, 보호기능 등을 갖는 싱글 센서(Single Sensor) 방식의 2상 무정류자 모터를 제공할 수 있는 것이다.As described above, the present invention utilizes a well-known two-phase logic control IC (10) by means of a very simple circuit configuration and method. It can provide.

Claims (3)

2상 논리제어IC(10)의 센서 입력에 회전자 위치검출 센서를 연결하고, 2상 출력(③,④,⑤,⑥)를 풀브릿지 파워스위칭회로(13,14)에 각각 연결하고, 파워스위칭회로(13,14)의 출력을 2상 모터의 전기자에 연결하여 구성되는 2상 모터제어회로에 있어서, 펄스폭 제어 발진기(6)의 출력에 2상 논리제어IC(10)의 운전.정지 제어입력단자(⑧)와 S.C.R을 병렬로 연결하고, S.C.R의 게이트 OR논리회로(12) 출력을 연결하고, OR논리회로 입력(12)에, 파워스위칭회로(13,14)의 과전류방지수단과 과열방지수단의 출력을 연결하괴, 과전류방지수단은 파워스위칭회로(13,14)에 연결한 전류제한 저항(15,16)과 콘덴서(19,20)로 구성시키고 과열방지수단은 전기자코일(21,22)의 내부에 설치한 온도센서(18)로 구성시켜서 됨을 특징으로 하는 2상 무정류자 모터 제어회로.Connect the rotor position detection sensor to the sensor input of the two-phase logic control IC 10, connect the two-phase outputs (③, ④, ⑤, ⑥) to the full bridge power switching circuits (13, 14), and In the two-phase motor control circuit configured by connecting the outputs of the switching circuits (13, 14) to the armature of the two-phase motor, the operation and stop of the two-phase logic control IC (10) at the output of the pulse width controlled oscillator (6). The control input terminal (8) and the SCR are connected in parallel, the gate OR logic circuit 12 output of the SCR is connected, and the overcurrent prevention means of the power switching circuits 13 and 14 is connected to the OR logic circuit input 12. The output of the overheat protection means is connected, and the overcurrent protection means consists of current limiting resistors 15 and 16 and condensers 19 and 20 connected to the power switching circuits 13 and 14, and the overheat prevention means comprises an electric coil 21 And a temperature sensor (18) installed in the inside of the two-phase, non-commutator motor control circuit. 제1항에 있어서, 2상 논리제어IC(10)는 이에 가변저항(8,9)와 콘덴서(81,91)가 연결되어, 2상 출력의 위상을 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 2상 무정류자 모터 제어회로.2. The two-phase logic control IC (10) according to claim 1, wherein the variable resistors (8, 9) and capacitors (81, 91) are connected to each other to control the phase of the two-phase output. Non-commutator motor control circuit. 제1항에 있어서, 펄프폭 제어발진기(6)는 이에 펄스폭 듀티비를 제어할 수 있는 가변저항(4)과 콘덴서(5)를 연결하여서 됨을 특징으로 하는 2상 무정류자 모터 제어회로.2. The two-phase rectifier motor control circuit according to claim 1, wherein the pulp width control oscillator (6) is connected to a variable resistor (4) and a condenser (5) capable of controlling the pulse width duty ratio.
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